Apa yang terjadi Sebelum Big Bang: Apa yang Ada Sebelum Awal Segalanya?
"Apa yang terjadi sebelum Big Bang adalah sebuah pertanyaan yang belum bisa dijawab secara pasti karena tidak ada cara untuk mengukur atau mengamati ko"
 |
| Ilustrasi perluasan alam semesta setelah Big Bang |
Teori Big Bang atau Dentuman Besar umumnya dianggap sebagai awal dari segalanya. Sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu, alam semesta yang teramati mengalami ledakan besar dan terus meluas. Namun, muncul pertanyaan besar: seperti apa keadaan sebelum Big Bang? Apa yang ada sebelum momen krusial yang membentuk alam semesta kita?
Para ilmuwan berusaha memahami Big Bang dengan lebih mendalam. Sean Carroll, seorang fisikawan teoretis, menjelaskan bahwa Big Bang adalah sebuah momen dalam waktu, bukan sebuah titik dalam ruang. Ini berarti pada saat Big Bang, alam semesta mungkin berukuran sangat kecil atau bahkan sangat besar; kita tidak bisa melihat ke masa lalu untuk memastikan ukuran pastinya. Yang pasti, alam semesta saat itu sangat padat dan panas, dan dengan cepat menjadi kurang padat seiring perluasan.
Penting untuk dipahami bahwa alam semesta, menurut definisinya, adalah segalanya. Jadi, tidak ada "luar" alam semesta pada saat Big Bang, sama seperti tidak ada "luar" alam semesta saat ini. Alam semesta tidak mengembang ke dalam ruang angkasa, melainkan ruang angkasa itu sendiri yang mengembang. Di mana pun kita berada di alam semesta, jika kita menelusuri kembali sekitar 14 miliar tahun, kita akan mencapai titik di mana alam semesta sangat panas, padat, dan mengembang dengan cepat.
Tidak ada yang tahu pasti apa yang terjadi di alam semesta hingga sekitar satu detik setelah Big Bang, ketika alam semesta cukup dingin untuk memungkinkan proton dan neutron bertabrakan dan menempel. Banyak ilmuwan berpendapat bahwa alam semesta mengalami inflasi kosmik – proses ekspansi eksponensial – pada detik pertama. Ini bisa menjelaskan mengapa materi tersebar begitu merata di alam semesta saat ini dan memperhalus struktur ruang-waktu.
Namun, pertanyaan tentang apa yang terjadi sebelum momen Big Bang masih menjadi misteri dan memicu berbagai teori dan hipotesis spekulatif. Mengapa? Karena pada kondisi yang sangat ekstrem di awal alam semesta, teori fisika yang kita miliki saat ini, seperti relativitas umum, mencapai batasnya dan tidak lagi berlaku, terutama pada titik yang disebut singularitas (titik dengan kepadatan tak terhingga) di awal Dentuman Besar. Kita membutuhkan fisika baru, seperti teori gravitasi kuantum, untuk bisa mendeskripsikan momen-momen tersebut.
Berikut adalah beberapa gagasan tentang apa yang mungkin ada sebelum Big Bang:
- Awal dari Segalanya (Hipotesis Tanpa Batas Stephen Hawking): Salah satu pandangan, yang dikemukakan oleh Stephen Hawking, adalah bahwa Big Bang adalah awal dari segalanya, termasuk waktu dan ruang. Menurut "proposal tanpa batas" (no-boundary proposal) Hawking, peristiwa sebelum Big Bang tidak dapat diukur dan oleh karena itu tidak terdefinisi atau tidak memiliki konsekuensi pengamatan. Mirip dengan Bumi yang terbatas tetapi tidak memiliki tepi, waktu dan ruang juga terbatas tetapi tidak memiliki batas atau titik awal/akhir. Dalam pandangan ini, sebaiknya kita menganggap bahwa waktu dimulai pada saat Big Bang.
- Alam Semesta Cermin (Mirror Universe): Gagasan lain menyatakan bahwa Big Bang bukanlah awal waktu, melainkan momen simetri. Dalam skenario ini, sebelum Big Bang, ada alam semesta lain yang identik dengan alam semesta kita, tetapi dengan entropi (ukuran ketidakteraturan) yang meningkat ke masa lalu, bukan ke masa depan. Entropi yang meningkat pada dasarnya adalah panah waktu. Jadi, di alam semesta cermin ini, waktu akan berjalan berlawanan arah dengan waktu di alam semesta modern kita, dan alam semesta kita akan berada di masa lalu bagi mereka. Beberapa sifat lain, seperti kiralitas (asimetri dalam molekul dan ion), mungkin terbalik di alam semesta cermin ini.
- Big Bounce (Pentalan Besar): Teori ini berpendapat bahwa Big Bang bukanlah awal yang absolut, melainkan momen transisi dari periode kontraksi ke periode ekspansi. Ini menunjukkan kemungkinan adanya siklus tak terbatas di mana alam semesta mengembang, berkontraksi kembali, dan kemudian "memantul" lagi dalam Big Bang baru. Masalah utama teori ini adalah perlunya penjelasan tentang bagaimana alam semesta yang mengembang bisa berkontraksi dan kembali ke keadaan entropi rendah. Gagasan ini juga harus mengatasi teorema singularitas yang dikembangkan oleh fisikawan seperti Roger Penrose dan Stephen Hawking, yang menyarankan bahwa kontraksi akan mengarah pada singularitas. Beberapa model Big Bounce mengandalkan gagasan energi negatif untuk melawan gravitasi dan membalikkan keruntuhan.
- Alam Semesta Induk (Parent/Baby Universes): Sean Carroll dan fisikawan lainnya mengusulkan bahwa alam semesta kita mungkin adalah "keturunan" dari alam semesta induk yang lebih besar dan lebih tua, yang "melahirkan" alam semesta kita melalui semacam "perobekan" ruang-waktu atau fluktuasi kuantum. Ini mirip dengan inti radioaktif yang meluruh dan memuntahkan partikel. Alam semesta induk mungkin melahirkan banyak "bayi" alam semesta tanpa batas, menciptakan multisemesta (multiverse) di mana alam semesta bayi ini benar-benar paralel dan tidak berinteraksi satu sama lain. Beberapa astrofisikawan berspekulasi bahwa "kelahiran" alam semesta kita dari alam semesta induk mungkin ditulis dalam radiasi latar belakang gelombang mikro kosmis (CMB), sisa cahaya dari Big Bang. Ada juga gagasan terkait inflasi kacau (chaotic inflation), di mana ada progresi tak terbatas dari gelembung inflasi, masing-masing menjadi alam semesta.
- Konsep Ekpyrotic dan Kosmologi Siklus (terkait Teori Dawai): Dalam skenario ekpyrotic, yang dimotivasi oleh teori dawai (string theory), Big Bang dipicu oleh sesuatu yang terjadi sebelumnya, seperti tabrakan membran (branes). Big Bang bukanlah permulaan, melainkan bagian dari proses yang lebih besar. Perluasan konsep ekpyrotic mengarah pada kosmologi siklus, yang mengusulkan bahwa alam semesta berulang terus-menerus, memantul antara Big Bang dan Big Crunch (keruntuhan besar), berpotensi untuk kekekalan di masa lalu dan masa depan. Beberapa fisikawan, seperti Robert Brandenberger dan Ziwei Wang, telah mengeksplorasi matematika di balik momen pentalan ini sebagai titik yang paling mungkin untuk pengujian observasional. Roger Penrose juga memiliki model siklik kontroversial yang disebut kosmologi siklik konformal, yang menghubungkan keadaan alam semesta yang sangat dingin, kosong, dan mengembang di masa depan dengan keadaan sangat panas, padat, dan kecil di Big Bang melalui proses matematis.
Bukti Pengamatan dan Tantangan:
Teori inflasi kosmik mendapat dukungan kuat dari bukti observasional, terutama dari pengukuran presisi tinggi pada radiasi latar belakang gelombang mikro kosmis (CMB) oleh satelit seperti WMAP dan Planck. Data ini menunjukkan adanya fluktuasi suhu dan polarisasi pada CMB, termasuk fluktuasi pada skala yang lebih besar dari yang seharusnya dimungkinkan jika alam semesta hanya dimulai dengan singularitas Big Bang tanpa inflasi. Fluktuasi ini disebut fluktuasi super-horizon. Keberadaan fluktuasi super-horizon ini sangat mendukung teori inflasi dan menunjukkan bahwa Big Bang panas bukanlah permulaan mutlak.
Namun, para ilmuwan masih memiliki pekerjaan rumah. Kita memerlukan teori gravitasi kuantum yang lengkap untuk memahami Planck epoch, momen-momen terawal alam semesta. Kita juga perlu membuat prediksi yang lebih tepat tentang bagaimana gaya kuantum bekerja pada energi ekstrem. Deteksi gelombang gravitasi dari peristiwa kosmik kuat juga membuka kemungkinan untuk memecahkan misteri ekspansi awal alam semesta.
Pertanyaan filosofis tentang "sesuatu dari ketiadaan" juga relevan. Beberapa fisikawan berpendapat bahwa bahkan ruang hampa kuantum (quantum vacuum) bukanlah "ketiadaan" murni, melainkan mengandung energi dan fluktuasi kuantum yang terus-menerus menciptakan dan memusnahkan partikel. Fisika hingga saat ini belum menemukan contoh yang terkonfirmasi tentang sesuatu yang benar-benar muncul dari ketiadaan mutlak.
Pada akhirnya, meskipun teori Big Bang menjelaskan evolusi alam semesta setelah detik-detik pertamanya dengan sangat baik, apa yang terjadi sebelum itu tetap menjadi salah satu misteri terbesar dalam kosmologi. Berbagai teori spekulatif terus dieksplorasi, didorong oleh data baru dan upaya untuk menyatukan fisika skala terkecil (mekanika kuantum) dengan fisika skala terbesar (relativitas umum).